于紅　韓昌亮　劉丹青

[摘 要]為了踐行工程教育思想，提高化工專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，基于化工設(shè)計大賽模式在新培養(yǎng)方案中新增了化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程。哈爾濱理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院在化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程建設(shè)方面，通過建設(shè)專業(yè)指導(dǎo)教師隊伍，采用教學(xué)內(nèi)容項目化、課堂學(xué)生中心化、考核形式多樣化、教學(xué)目標(biāo)成果化的方式探索化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程的教學(xué)形式。這種模式將課堂所學(xué)與實際應(yīng)用有機結(jié)合，不僅調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，而且對于工科學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常有益，取得了非常好的效果。

[關(guān)鍵詞]化工設(shè)計;創(chuàng)新能力;實踐能力;培養(yǎng)

[中圖分類號] G642.3 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）01-0068-03

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中提出，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，要以培養(yǎng)具有“完整的知識結(jié)構(gòu)、較強的實踐能力和突出的創(chuàng)新意識”的人才為目標(biāo)，大力推動高校化工類專業(yè)“新工科”建設(shè)，尤其應(yīng)重視對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)[1]。在此機遇下，重新審視化工專業(yè)課程培養(yǎng)體系，設(shè)置綜合培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力的環(huán)節(jié)十分必要。

一、化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程的開設(shè)背景

為培養(yǎng)工科學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，各高校開展了工程教育專業(yè)認證。中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會在2015年修訂的專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)中，提出工科專業(yè)學(xué)生的12條畢業(yè)要求，要求畢業(yè)學(xué)生具備分析、研究、解決復(fù)雜工程問題的能力，具有良好的團隊協(xié)作、溝通和終身學(xué)習(xí)等能力，并要求課程體系能支持畢業(yè)要求的達成[2]。這些畢業(yè)要求，在李慶豐和趙一夫2008年對工科大學(xué)畢業(yè)生的實踐能力調(diào)查中并沒取得令人滿意的效果，40.2%的用人單位認為畢業(yè)生工程意識（如經(jīng)濟管理意識、倫理意識、道德意識）和創(chuàng)新意識不足;38%的用人單位認為學(xué)生識別、形成和解決工程問題的能力不足;48.7%的用人單位認為畢業(yè)生缺乏獨立自主的工作能力;33.8%的用人單位認為學(xué)生合作的態(tài)度和能力較差;25.7%的用人單位認為學(xué)生不能夠勝任設(shè)計和操作實驗;37.7%的用人單位認為學(xué)生的終生學(xué)習(xí)素養(yǎng)和持久主動的學(xué)習(xí)熱情不夠理想[3]。由此可見，傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式在提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力方面存在明顯不足，亟須在課程體系中進行創(chuàng)新和改革。

全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽是由中國化學(xué)工程專業(yè)委員會、教育部和化學(xué)化工協(xié)會共同主辦的，浙江大學(xué)、天津大學(xué)等高校聯(lián)合在全國大學(xué)生中開展的，國內(nèi)化工類級別最高、參賽隊伍最多、影響最大的賽事，目前已成功舉辦十二屆。該賽事以化工行業(yè)的熱點問題為背景，在近5個月的時間內(nèi)要完成比賽作品，學(xué)生從自行組建團隊、分工協(xié)作，到自行確定產(chǎn)品、生產(chǎn)路線、完成可行性論證，再到流程模擬、優(yōu)化、設(shè)備選型設(shè)計、圖紙繪制、3D漫游展示，最后經(jīng)濟核算，形成初步設(shè)計說明書，并通過省、區(qū)、國賽的層層選拔，這個過程能鍛煉學(xué)生的工程實踐能力。該項賽事以化學(xué)工程與工藝為核心，以需求為導(dǎo)向、任務(wù)為牽引，綜合運用化工、設(shè)備、水暖、經(jīng)濟、安全、環(huán)保等多學(xué)科專業(yè)知識，鍛煉學(xué)生的實際工程設(shè)計能力及創(chuàng)新實踐能力，即發(fā)揮了所學(xué)課程的綜合效能，以學(xué)生為主體激發(fā)學(xué)生潛能，訓(xùn)練了學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力。

哈爾濱理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)始建于1996年，是哈爾濱理工大學(xué)1995年合并組建后的首批建設(shè)專業(yè)之一?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)定位以工程為主，理工結(jié)合，緊跟時代發(fā)展和日新月異的化工工業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)模式重基礎(chǔ)知識、重能力鍛煉和素質(zhì)培養(yǎng)，旨在促進學(xué)生的全面發(fā)展以適應(yīng)工作崗位的要求。2012年哈爾濱理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院（以下簡稱“學(xué)院”）化工專業(yè)學(xué)生第一次參加化工設(shè)計大賽，2013—2016年參賽隊伍獲得了國家一等獎、國家二等獎和東北賽區(qū)特等獎的好成績。通過專業(yè)教師和參賽學(xué)生的反饋我們發(fā)現(xiàn)，全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽能夠很好地將課堂上學(xué)習(xí)的課本知識，尤其是化工原理等學(xué)科專業(yè)知識，轉(zhuǎn)化到實際化工生產(chǎn)中，使每一位參賽者都是在以一個工程師的角色進行設(shè)計，真正做到了學(xué)以致用。這不僅是大學(xué)知識的綜合訓(xùn)練，更是進入社會工作的預(yù)演練。同時，在比賽過程中，有很多問題是書本知識不能夠解決的，以問題為導(dǎo)向，學(xué)生需要自主學(xué)習(xí)許多先進的專業(yè)軟件，新工藝、新思路。這個過程能夠幫助學(xué)生更好地認識到未來化工的發(fā)展方向和人才所需，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到了極大提高;同時，學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題方面的能力也得到了鍛煉。由此可見，化工設(shè)計大賽對于參賽學(xué)生的益處是毋庸置疑的。但是，每年能參與化工設(shè)計大賽的人數(shù)畢竟有限，如何能讓更多的學(xué)生通過化工設(shè)計大賽得到訓(xùn)練，是我們一直思考的問題。

2015年學(xué)院啟動了新版培養(yǎng)方案的修訂，在專業(yè)核心課中，我們新增了一門化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程，這是全員參與的必修課。我們希望通過這個課程的設(shè)置，讓全體學(xué)生都有機會參與到化工設(shè)計大賽模式的訓(xùn)練中，多方面培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神，增強學(xué)生的工程設(shè)計與實踐能力，以及應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)知識解決復(fù)雜工程問題的能力。

二、化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程的建設(shè)

（一）專業(yè)指導(dǎo)教師隊伍的建設(shè)

由于化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程具有強綜合、強實踐、求創(chuàng)新的特點，課程建設(shè)首先要組建一支理論知識扎實，同時具有豐富工程實踐能力和指導(dǎo)能力的教師團隊。我們教師團隊中有具有多年從事設(shè)計院工作、工程項目經(jīng)驗豐富的老教師，有從事化工原理等課程教學(xué)的理論知識扎實的專業(yè)課教師，有化工設(shè)備專業(yè)的方向課教師以及化工工程軟件課程指導(dǎo)教師。我們結(jié)合6年的化工設(shè)計大賽參賽指導(dǎo)經(jīng)驗，形成了一支老中青結(jié)合，有傳承有發(fā)展的指導(dǎo)教師隊伍。通過組織有經(jīng)驗的教師開展交流會、企業(yè)培訓(xùn)、與企業(yè)合作、工廠實習(xí)和大賽指導(dǎo)等方式，培養(yǎng)青年教師把握化工企業(yè)生產(chǎn)新動態(tài)，增強年輕教師的工程實踐能力，力爭做到項目來源于實際，指導(dǎo)服務(wù)于實踐，為青年教師指導(dǎo)創(chuàng)新實踐課程奠定工程實踐基礎(chǔ)。同時，充分發(fā)揮經(jīng)驗豐富的老教師的傳幫帶作用，組織新老教師交流、團隊成果展示等活動，吸引更多的優(yōu)秀教師參加到實踐指導(dǎo)教師的隊伍中。

化工設(shè)計與生產(chǎn)實踐密切相關(guān)，為了進一步增強化工設(shè)計與實際生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)，提高整體化工設(shè)計的水平，在指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)方面，還需要聘請企業(yè)或設(shè)計院的專業(yè)人員作為外聘教師，讓其參與到化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程的教學(xué)設(shè)計、指導(dǎo)過程中。

（二）課程教學(xué)形式探索

化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程由于其課程任務(wù)和目的的不同，其教學(xué)形式也有別于傳統(tǒng)課程。我們從理論知識點講授變成課程內(nèi)容項目化，從傳統(tǒng)的以教師講授變成課堂以學(xué)生自學(xué)為中心，從單一期末試卷考核形式變成考核項目多樣化，從考核達標(biāo)變成課程目標(biāo)成果化，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力、團隊協(xié)作能力，讓學(xué)生建立專業(yè)成功的成就感。

1.教學(xué)內(nèi)容項目化

教學(xué)內(nèi)容上以一個完整的實際工程項目為課程背景，即借鑒化工設(shè)計大賽模式，將課程項目分為9個模塊：工藝路線確定、物料衡算與能量衡算、工藝流程設(shè)計、化工設(shè)備選型和設(shè)計、工廠布置、管路設(shè)計、工程經(jīng)濟、工程環(huán)境保護以及化工設(shè)計軟件使用共9個部分內(nèi)容，旨在讓學(xué)生深入了解一個完整的化工設(shè)計項目從無到落成的過程。

以完整化工設(shè)計項目過程為教學(xué)主線，指導(dǎo)教師通過講解基本理論知識，下達每個模塊的設(shè)計相關(guān)任務(wù)及完成的質(zhì)量要求。指導(dǎo)教師要在開課前集體討論，明確學(xué)生為了完成這個任務(wù)需要哪些知識，哪些知識應(yīng)在課堂進行講授，哪些知識需要學(xué)生自己自學(xué)，學(xué)生通過查閱文獻、自主學(xué)習(xí)、自擬題目、計算和軟件模擬相結(jié)合，完成整個項目。

在教學(xué)過程中，教師要讓學(xué)生明確每期任務(wù)與總體化工設(shè)計方案的關(guān)聯(lián)，同時在教學(xué)中及時調(diào)查學(xué)生的接受程度，總結(jié)任務(wù)設(shè)置的難易程度是否適宜，進一步完善整體教學(xué)設(shè)計。教師布置的每期任務(wù)都要求學(xué)生進行PPT形式的匯報，最后形成一個整體化工設(shè)計方案，每組學(xué)生要上交一個整體書面報告和PPT展示。

項目化教學(xué)的完成，是學(xué)生對大學(xué)期間專業(yè)課程的整合運用，也是了解化工工程項目完整設(shè)計過程的一次實踐。在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生掌握創(chuàng)造新的技術(shù)成果的能力，具體包括新產(chǎn)品和新技術(shù)的研發(fā)、新流程和新裝置的設(shè)計、新的工廠生產(chǎn)過程操作運行方案等，以提高學(xué)生的創(chuàng)新思維，進而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力、終身學(xué)習(xí)能力。

需要注意的是，任務(wù)設(shè)置的難度要適宜，要讓學(xué)生在教師的輔導(dǎo)和幫助下可以比較順利地完成計劃規(guī)定內(nèi)容，讓學(xué)生能獲得獨立完成的喜悅感和成就感。在課程進行過程中，應(yīng)樹立每個模塊完成的典型，形成“學(xué) 、比、趕 、超 ”的氛圍，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

2.課堂學(xué)生中心化

以教師為導(dǎo)師、學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生整合所學(xué)基礎(chǔ)知識，讓學(xué)生積極思考、主動表達、互動討論。根據(jù)課程設(shè)計內(nèi)容將項目模塊化，將整個項目9大部分劃分為流程模擬、設(shè)備設(shè)計選型、AutoCAD圖紙繪制、3D漫游及文檔整理等5個模塊。采取學(xué)生自主分組協(xié)作，根據(jù)各自所長模擬實際工程設(shè)計過程，組內(nèi)分成工藝組、設(shè)備組、繪圖組、技術(shù)文件組，讓學(xué)生分工協(xié)作，完成初步設(shè)計說明書，進行一次較完整的工程訓(xùn)練，以強化學(xué)生的工程意識、團隊協(xié)作意識。

本門課程不再是以傳統(tǒng)滿堂灌的枯燥方式進行授課，在教學(xué)形式上更加靈活，以學(xué)生為中心進行學(xué)習(xí)。學(xué)生進行自主分組，小組內(nèi)設(shè)組長，組內(nèi)討論進行分工，以團隊形式合作完成教師布置的任務(wù)。完成任務(wù)期間，指導(dǎo)教師以導(dǎo)師身份進行輔導(dǎo)答疑，針對疑難問題為學(xué)生提供詢問和解答，充分發(fā)揮學(xué)生的自主能動性，從組隊到隊內(nèi)任務(wù)分配，從項目題目選定到項目進程安排等都由各團隊成員協(xié)同完成。在整個項目化的過程中，教師給予學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)能動空間，使他們在溝通、寫作、團隊意識方面能得到鍛煉和提升。

3.考核形式多樣化

本門課程不再拘泥于傳統(tǒng)的考卷評價模式，而是采用多樣化的考核形式，包括團隊協(xié)作分工評價、課堂課下互動評價、作品完成度評價、表達效果評價等，從自學(xué)、運用、思考、討論、合作、表達等多個方面綜合評價?？己瞬捎眠^程項目驗收、過程反饋和最終提交項目初步設(shè)計說明書三個大部分。

過程項目驗收要求每個團隊按照項目模塊設(shè)定負責(zé)人進行階段性匯報，通過答辯形式的匯報定期對各階段任務(wù)、完成情況進行總結(jié)，并給出下一階段的計劃。過程反饋主要是對學(xué)生在完成各部分任務(wù)時自主學(xué)習(xí)的深度、廣度，與指導(dǎo)教師溝通討論的情況進行評價。最終每組學(xué)生需提交項目的初步設(shè)計說明書，每組進行完整項目答辯，評價包括指導(dǎo)教師打分與各組同學(xué)打分。打分根據(jù)項目設(shè)計的完成度、工藝路線的合理性、過程設(shè)計的創(chuàng)新性、答辯的流暢度、團隊合作程度為標(biāo)準(zhǔn)進行。

通過采用多樣化的考核機制，一方面能夠更客觀、更全面地評價學(xué)生完成課程過程中的所學(xué)，從專業(yè)能力、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力、溝通交流能力、團隊協(xié)作能力等多方面給予評價;另一方面，負責(zé)人階段性匯報，通過這種答辯反饋的方式，可以鍛煉學(xué)生的口頭表達能力，也能讓學(xué)生在各組的講述中取長補短，博采眾長，這加強了全員的參與度，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的表達能力。

4.教學(xué)目標(biāo)成果化

本門課程在強化學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的同時，把整個項目劃分成多個模塊，每階段任務(wù)的完成作為一個小成果，將項目分塊成果化，這樣能增加學(xué)生的參與度和積極性。

本課程以當(dāng)年全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽題目為課程背景，要求學(xué)生根據(jù)各自特長自主組成團隊，以團隊形式自主選題、進行仿真化工設(shè)計實踐，其涉及化工設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，能讓學(xué)生熟悉化工設(shè)計的完整流程、學(xué)習(xí)使用相關(guān)軟件。最終提交的初步設(shè)計說明書擇優(yōu)作為當(dāng)年化工設(shè)計大賽的參賽作品初稿，將課程目標(biāo)成果化，以提高學(xué)生參與的興趣和成就感，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。2015級本門課程選拔出兩組學(xué)生，在進一步完善作品后參加全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽，取得了全國一等、二等獎，區(qū)賽特等獎、一等獎的好成績。

三、化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程的作用

化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程以全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽為基礎(chǔ)，側(cè)重鍛煉學(xué)生的設(shè)計和創(chuàng)新能力。通過任務(wù)布置，學(xué)生對化工設(shè)計的全過程和關(guān)鍵因素有明確認識，通過選擇合理的工藝和參數(shù)，最后完成了一個完整的工藝設(shè)計。學(xué)生全員參與化工設(shè)計大賽模式的訓(xùn)練，有利于多方面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神，以及綜合利用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。在目前就業(yè)形勢嚴(yán)峻的情況下，受過化工設(shè)計競賽模式訓(xùn)練，具有較強實踐能力的學(xué)生將受到用人單位的歡迎。

在全員進行化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程的過程中，那些具有良好的理論基礎(chǔ)、實踐能力強，特別是具有創(chuàng)新意識和協(xié)作精神的學(xué)生也將脫穎而出，這能為參加省級、東北賽區(qū)以及國家級競賽提供種子選手，也給了學(xué)生進一步拓展自己、施展才能的空間。

在化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程中，有很多內(nèi)容是需要學(xué)生自學(xué)的，如Aspen Plus、 3D max和AutoCAD等軟件的使用，學(xué)生要通過指導(dǎo)教師引領(lǐng)、學(xué)長的示范、自己的練習(xí)來掌握這些軟件的使用。這些自學(xué)能力的培養(yǎng)將為學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的達成打下基礎(chǔ)。

打破原有的“課堂、課本、教師為主”的被動模式，是對“學(xué)習(xí)、實踐、學(xué)生為本”的主動教育模式的積極探索，旨在多方面培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程技能，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神，增強學(xué)生的工程設(shè)計與實踐能力。這種模式將課堂所學(xué)與實際應(yīng)用有機結(jié)合，不僅極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，而且對于工科學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常有益，取得了非常好的效果。全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽不僅是對參賽學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識的系統(tǒng)綜合和提升，而且鍛煉了學(xué)生的工程實踐能力，培養(yǎng)了其工藝設(shè)計理念，對于培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神、吃苦耐勞精神和堅忍不拔的毅力也起到了積極作用。但作為一種新興事物，在課程開設(shè)過程中，還需要教務(wù)管理部門對課程的靈活組織管理模式進行探索，對教學(xué)硬件和軟件設(shè)施給予保障，對指導(dǎo)教師工作量的計算進行合理界定，以激發(fā)指導(dǎo)教師的工作積極性。同時，指導(dǎo)教師也要及時總結(jié)課程開設(shè)過程中的問題，探索更好的課程設(shè)計方案。相信在各方的共同努力下，化工設(shè)計創(chuàng)新實踐課程必將充分發(fā)揮它的作用。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 中共中央國務(wù)院.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）[N].中國教育報，2010-07-31（01）.

[2] 中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會.工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)（2015版）[Z].2015.

[3] 李慶豐，趙一夫. 大學(xué)生實踐能力調(diào)查：用人單位和畢業(yè)生的視角機[J]. 高教發(fā)展與評估，2008（1）：106-115.

[責(zé)任編輯：陳 明]